Konfokales Laserscanning-Mikroskop mit inversem Mikroskopstativ
Final Report Abstract
In den Forschungsprojekten zu Sensoreigenschaften epithelialer Zellen konnte einem bisher nur aufgrund seiner Ultrastruktur charakterisierten Zelltyp im Trachealepithel eine Funktion zugeordnet werden: Die sogenannte „Bürstenzelle“ kann die chemische Zusammensetzung der Oberflächenflüssigkeit in den Atemwegen wahrnehmen, insbesondere das Vorhandensein von Bittersubstanzen, wie sie u. a. auch von Bakterien freigesetzt werden (quorum sensing molecules). Sie können somit das Vorhandensein potenziell schädlicher Substanzen auf der Schleimhautoberfläche wahrnehmen und geben dann diese Information durch Freisetzung von Azetylcholin an sensorische Nervenfasern weiter, die dann die Atmung dämpfen und damit ein weiteres Eindringen in die tieferen Bereiche des Respirationstrakts erschweren. Diese an der Trachea gewonnene Erkenntnis führte zu der Hypothese, dass solche chemosensorischen Bürstenzellen auch an anderen Eintrittspforten des Körpers als Wächter platziert sind, auch wenn sie dort zuvor noch nicht beschrieben wurden. Entsprechend wurde gezielt in der Tuba auditiva (Verbindung zwischen Rachen und Mittelohr) nach diesem Zelltyp gefahndet und auch dort dieser neue Zelltyp identifiziert. Im Urogenitaltrakt wurde bisher aufgrund von Untersuchungen der Prostata, der Harnblase und anderer innerer Organe angenommen, dass dieser Zelltyp nicht vorhanden sei. Im Licht des neuentwickelten Wächterkonzepts wurde gezielt in der Urethra dann doch eine solche Zelle nachgewiesen und auch funktionell als chemosensorisch (Wahrnehmung von bitter und freien Aminosäuren = „umami“) charakterisiert. Diese Ergebnisse wurden mit verschiedenen internationalen und nationalen Auszeichnungen (Association for Chemoreception Sciences, European Association of Urologists, Anatomische Gesellschaft, Forum Urodynamicum) gewürdigt. Im Forschungsprojekt Caveoline als strukturelle Organisatoren G-Proteine gekoppelter Rezeptoren konnte durch FRET (Fluoreszenzresonanz Energie Transfer) –Messungen im Gewebe und unterstützende biochemische und funktionelle Untersuchungen gezeigt werden, dass die für die Bronchokonstriktion wichtigen muskarinischen Azetylcholinrezeptoren, insbesondere des M2-Typs, an der Zelloberfläche direkt mit dem Strukturprotein Caveolin-3 assoziiert sind. Dies eröffnet potenziell neue Interventionsmöglichkeiten, um an der cholinergen Signalübertragung an der glatten Muskulatur hemmend wirken zu können, was beispielsweise bei häufigen Lungenerkrankungen wie chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) und Asthma bronchiale erwünscht ist, ohne gleichzeitig die erwünschten Funktionen in der Kommunikation innerhalb des Nervensystems wesentlich zu beeinflussen. Bei den Untersuchungen zu Interaktionspartnern des pro-inflammatorischen Cytokins MIF konnte überraschenderweise ein ribosomales Protein (RPS19) als endogener MIF-Inhibitor identifiziert werden. Mit Hilfe von Doppelimmunfluoreszenz konnte eine Co-Lokalisation von MIF und RPS19 in der Zelle gezeigt werden und somit die biochemischen Versuche in Zellextrakten bestätigt werden. Die MIF-RPS19 Interaktion reguliert die Verfügbarkeit von MIF als Ligand für die Bindung an seine Rezeptoren CXCR4 und CD74, ein Prozess der vermutlich Dauer und Stärke entzündlicher Antworten dämpfend steuert. In einer anderen Studie wurde für den bereits bekannten MIF-Interaktionspartner COP9 Signalosom eine regulatorische Rolle beim Ubiquitinierungs“hub“ p97/VCP gefunden werden. Die Wechselwirkung von p)7/VCP mit Untereinheiten des COP9 Signalosom konnten mit FRET-Analyse (s.o.) verifiziert in der Zelle werden Uropathogene Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei Genitalwegsentzündungen des Mannes. UPEC können dabei im Urogenitaltrakt länger persistieren, da bakterielle Virulenzfaktoren eine gegen UPEC gerichtete Immunantwort unterdrücken können. Konfokale Immunfluoreszenzexperimente konnten hierbei zeigen, dass der Virulenzfaktor Hemolysin die Translokation des pro-inflammatorischen Transkriptionsfaktors NFκB vom Cytoplasma in den Zellkern und damit die Expression anti-bakterieller Gene unterdrückt, obwohl vorgeschaltete Signaltransduktionswege aktiviert sind, die genau dazu führen müssten.
Publications
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